Lubang cacing: sejarah, teori, jenis, formasi

Sebuah lubang cacing , dalam astrofisika dan kosmologi, adalah lorong yang menghubungkan dua titik di struktur ruang-waktu. Sama seperti apel yang jatuh mengilhami teori gravitasi Isaac Newton pada tahun 1687, cacing yang menembus apel telah mengilhami teori baru, juga dalam kerangka gravitasi.

Sama seperti cacing yang berhasil mencapai titik lain di permukaan apel melalui terowongan, lubang cacing ruang-waktu adalah jalan pintas teoretis yang memungkinkannya melakukan perjalanan ke bagian alam semesta yang jauh dalam waktu yang lebih singkat.

Lubang cacing ruang-waktu: visi artistik. Sumber: Pixabay.

Ini adalah ide yang telah menangkap dan terus menangkap imajinasi banyak orang. Sementara itu, para kosmolog sibuk mencari cara untuk membuktikan keberadaannya. Namun saat ini mereka masih menjadi bahan spekulasi.

Untuk sedikit lebih dekat memahami lubang cacing, kemungkinan perjalanan waktu melaluinya, dan perbedaan yang ada antara lubang cacing dan lubang hitam, kita harus melihat konsep ruang-waktu.

Apa itu ruang waktu?

Konsep ruang-waktu terkait erat dengan konsep lubang cacing. Itulah mengapa perlu untuk terlebih dahulu menetapkan apa itu dan apa ciri-ciri utamanya.

Ruang waktu adalah tempat setiap peristiwa di alam semesta terjadi. Dan alam semesta pada gilirannya adalah totalitas ruang-waktu, yang mampu menampung semua bentuk materi – energi dan banyak lagi…

Ketika pengantin pria bertemu dengan pengantin wanita itu adalah sebuah peristiwa, tetapi acara ini memiliki koordinat spasial: tempat pertemuan. Dan koordinat waktu: tahun, bulan, hari dan waktu pertemuan.

Kelahiran bintang atau ledakan supernova juga merupakan peristiwa yang terjadi dalam ruang-waktu.

Sekarang, di wilayah alam semesta yang bebas dari massa dan interaksi, ruang-waktu itu datar. Ini berarti bahwa dua sinar cahaya yang mulai paralel terus seperti ini, selama mereka tetap di wilayah itu. Omong-omong, karena seberkas cahaya, waktu itu abadi.

Tentu saja, ruang-waktu tidak selalu datar. Alam semesta berisi benda-benda yang memiliki massa yang mengubah ruang-waktu, menyebabkan kelengkungan ruang-waktu pada skala universal.

Albert Einstein sendirilah yang menyadari, dalam momen inspirasi yang disebutnya “ide paling bahagia dalam hidup saya”, bahwa pengamat yang dipercepat secara lokal tidak dapat dibedakan dari pengamat yang dekat dengan objek besar. Ini adalah prinsip kesetaraan yang terkenal.

Dan seorang pengamat yang dipercepat membengkokkan ruang-waktu, yaitu geometri Euclidean tidak lagi valid. Oleh karena itu, di lingkungan objek masif seperti bintang, planet, galaksi, lubang hitam, atau alam semesta itu sendiri, ruang-waktu melengkung.

Kelengkungan ini dirasakan oleh manusia sebagai kekuatan yang disebut gravitasi, setiap hari tetapi misterius pada saat yang sama.

Gravitasi sama misteriusnya dengan gaya yang mendorong kita ke depan ketika bus yang kita tumpangi tiba-tiba berhenti. Seolah-olah tiba-tiba sesuatu yang tidak terlihat, gelap dan masif, untuk beberapa saat datang ke depan dan menarik kita, tiba-tiba mendorong kita ke depan.

Planet-planet bergerak secara elips mengelilingi Matahari karena massanya menghasilkan depresi di permukaan ruang-waktu yang menyebabkan planet-planet membelokkan jalurnya. Sinar cahaya juga membelokkan lintasannya mengikuti depresi ruang-waktu yang dihasilkan oleh Matahari.

Terowongan menembus ruang – waktu

Jika ruang-waktu adalah permukaan melengkung, pada prinsipnya tidak ada yang menghalangi satu area untuk terhubung dengan area lain melalui terowongan. Bepergian melalui terowongan seperti itu tidak hanya menyiratkan perubahan tempat, tetapi juga menawarkan kemungkinan untuk pergi ke waktu lain.

Ide ini telah mengilhami banyak buku, serial, dan film fiksi ilmiah, termasuk serial Amerika tahun 1960-an yang terkenal “Time Tunnel” dan baru-baru ini “Deep Space 9” dari waralaba Star Trek dan film 2014 Interstellar.

Idenya datang dari Einstein sendiri, yang mencari larutan untuk persamaan bidang Relativitas Umum, bersama dengan Nathan Rosen menemukan larutan teoretis yang memungkinkan menghubungkan dua wilayah ruang-waktu yang berbeda melalui terowongan yang berfungsi sebagai jalan pintas.

Larutan itu dikenal sebagai jembatan Einstein – Rosen dan muncul dalam sebuah karya yang diterbitkan pada tahun 1935.

Namun, istilah “lubang cacing” digunakan untuk pertama kalinya pada tahun 1957, berkat fisikawan teoretis John Wheeler dan Charles Misner dalam publikasi tahun itu. Sebelumnya, “tabung satu dimensi” telah dibicarakan untuk merujuk pada ide yang sama.

Kemudian pada tahun 1980, Carl Sagan menulis novel fiksi ilmiah “Kontak,” sebuah buku yang kemudian dibuat menjadi film. Protagonis bernama Elly menemukan kehidupan cerdas di luar bumi yang jaraknya 25 ribu tahun cahaya. Carl Sagan ingin Elly pergi ke sana, tetapi dengan cara yang kredibel secara ilmiah.

Perjalanan 25 ribu tahun cahaya bukanlah tugas yang mudah bagi manusia, kecuali jika dicari jalan pintas. Lubang hitam tidak bisa menjadi larutan, karena ketika mendekati singularitas, gravitasi diferensial akan merobek pesawat ruang angkasa dan krunya.

Untuk mencari kemungkinan lain, Carl Sagan berkonsultasi dengan salah satu ahli terkemuka tentang lubang hitam saat itu: Kip Thorne, yang mulai memikirkan masalah ini dan menyadari bahwa jembatan Einstein-Rosen atau lubang cacing Wheeler adalah larutannya.

Namun Thorne juga menyadari bahwa larutan matematisnya tidak stabil, yaitu terowongan terbuka, tetapi segera setelah itu tercekik dan menghilang.

Ketidakstabilan lubang cacing

Apakah mungkin menggunakan lubang cacing untuk menempuh jarak yang sangat jauh dalam ruang dan waktu?

Sejak ditemukan, lubang cacing telah berperan dalam banyak plot fiksi ilmiah untuk membawa protagonis mereka ke tempat-tempat terpencil dan mengalami paradoks waktu non-linear.

Kip Thorne menemukan dua penyelesaian yang mungkin untuk masalah ketidakstabilan lubang cacing:

  • Melalui apa yang disebut busa kuantum . Pada skala Planck (10 -35 m) ada fluktuasi kuantum yang mampu menghubungkan dua wilayah ruang-waktu melalui terowongan mikro. Peradaban hipotetis yang sangat maju dapat menemukan cara untuk memperluas lorong dan menahannya cukup lama untuk dilewati manusia.
  • Materi massa negatif. Menurut perhitungan yang diterbitkan pada tahun 1990 oleh Thorne sendiri, sejumlah besar benda asing ini akan dibutuhkan untuk menjaga ujung lubang cacing tetap terbuka.

Hal yang luar biasa tentang penyelesaian terakhir ini adalah bahwa tidak seperti lubang hitam, tidak ada singularitas atau fenomena kuantum, dan perjalanan manusia melalui terowongan jenis ini akan memungkinkan.

Dengan cara ini, lubang cacing tidak hanya akan menghubungkan wilayah yang jauh di luar angkasa, tetapi juga terpisah dalam waktu. Oleh karena itu mereka adalah mesin untuk bepergian dalam waktu.

Stephen Hawking, referensi besar dalam kosmologi pada akhir abad ke-20, tidak percaya lubang cacing atau mesin waktu itu layak, karena banyak paradoks dan kontradiksi yang muncul darinya.

Itu tidak menyurutkan semangat peneliti lain, yang telah menyarankan kemungkinan bahwa dua lubang hitam di area ruang-waktu yang berbeda terhubung secara internal oleh lubang cacing.

Meskipun ini tidak praktis untuk perjalanan ruang-waktu, karena terlepas dari kesengsaraan yang akan dibawa oleh singularitas lubang hitam, tidak akan ada kemungkinan untuk keluar di ujung yang lain, karena itu adalah lubang hitam lain.

Perbedaan antara lubang hitam dan lubang cacing

Ketika Anda berbicara tentang lubang cacing, Anda juga langsung memikirkan lubang hitam.

Lubang hitam terbentuk secara alami, setelah evolusi dan kematian bintang yang memiliki massa kritis tertentu.

Itu muncul setelah bintang kehabisan bahan bakar nuklirnya dan mulai berkontraksi secara ireversibel karena gaya gravitasinya sendiri. Itu terus berlanjut tanpa henti sampai menyebabkan keruntuhan sedemikian rupa sehingga tidak ada yang lebih dekat dari radius cakrawala peristiwa yang bisa lolos, bahkan cahaya sekalipun.

Sebagai perbandingan, lubang cacing adalah kejadian langka, konsekuensi dari anomali hipotetis dalam kelengkungan ruang-waktu. Secara teori adalah mungkin untuk melewati mereka.

Namun jika seseorang mencoba melewati lubang hitam, gravitasi yang kuat dan radiasi ekstrim di sekitar singularitas akan mengubahnya menjadi benang tipis partikel subatom.

Ada bukti tidak langsung dan baru-baru ini langsung tentang keberadaan lubang hitam. Di antara bukti-bukti ini adalah emisi dan deteksi gelombang gravitasi oleh tarikan dan rotasi dua lubang hitam kolosal, yang terdeteksi oleh observatorium gelombang gravitasi LIGO.

Ada bukti bahwa lubang hitam super masif ada di pusat galaksi besar seperti Bima Sakti kita.

Rotasi cepat bintang-bintang di dekat pusat, serta sejumlah besar radiasi frekuensi tinggi yang memancar dari sana, adalah bukti tidak langsung bahwa ada lubang hitam besar yang menjelaskan keberadaan fenomena ini.

Baru pada 10 April 2019 dunia diperlihatkan foto pertama lubang hitam supermasif (7 miliar kali massa Matahari), yang terletak di galaksi yang sangat jauh: Messier 87 di konstelasi Virgo, pada 55 juta cahaya. tahun dari Bumi.

Foto lubang hitam ini dimungkinkan oleh jaringan teleskop di seluruh dunia, yang disebut “Event Horizon Telescope”, dengan partisipasi lebih dari 200 ilmuwan dari seluruh dunia.

Di sisi lain, tidak ada bukti lubang cacing sampai saat ini. Para ilmuwan telah mampu mendeteksi dan melacak lubang hitam, namun hal yang sama tidak mungkin terjadi pada lubang cacing.

Oleh karena itu mereka adalah objek hipotetis, meskipun secara teoritis layak, karena lubang hitam juga pernah ada.

Ragam / jenis lubang cacing

Meskipun mereka belum terdeteksi, atau mungkin justru karena ini, berbagai kemungkinan lubang cacing telah dibayangkan. Mereka semua secara teoritis layak, karena mereka memenuhi persamaan Einstein untuk relativitas umum. Berikut adalah beberapa:

  • Lubang cacing yang menghubungkan dua wilayah ruang-waktu di alam semesta yang sama.
  • Wormholes mampu menghubungkan satu alam semesta dengan alam semesta lainnya.
  • Jembatan Einstein-Rosen, di mana materi dapat berpindah dari satu lubang ke lubang lainnya. Meskipun perjalanan materi ini akan menyebabkan ketidakstabilan, menyebabkan terowongan runtuh dengan sendirinya.
  • Lubang cacing Kip Thorne, dengan cangkang bola dari materi massa negatif. Itu stabil dan dapat dilalui di kedua arah.
  • Yang disebut lubang cacing Schwarzschild, terdiri dari dua lubang hitam statis yang terhubung. Mereka tidak dapat dilalui, karena materi dan cahaya terperangkap di antara kedua ekstrem.
  • Lubang cacing dimuat dan / atau berputar atau Kerr, terdiri dari dua lubang hitam dinamis yang terhubung secara internal, hanya dapat dilalui dalam satu arah.
  • Busa kuantum ruang-waktu, yang keberadaannya diteorikan pada tingkat subatomik. Busa terdiri dari terowongan subatomik yang sangat tidak stabil yang menghubungkan zona yang berbeda. Untuk menstabilkan dan mengembangkannya akan membutuhkan penciptaan plasma quark-gluon, yang akan membutuhkan jumlah energi yang hampir tak terbatas untuk dihasilkan.
  • Baru-baru ini, berkat teori string, lubang cacing yang didukung oleh string kosmik telah diteorikan.
  • Lubang hitam terjalin dan kemudian dipisahkan, dari mana muncul lubang ruang-waktu, atau jembatan Einstein-Rosen yang disatukan oleh gravitasi. Ini adalah larutan teoretis yang diusulkan pada September 2013 oleh fisikawan Juan Maldacena dan Leonard Susskind.

Semuanya sangat mungkin, karena tidak bertentangan dengan persamaan relativitas umum Einstein.

Apakah lubang cacing akan pernah terlihat?

Untuk waktu yang lama, lubang hitam adalah larutan teoretis untuk persamaan Einstein. Einstein sendiri mempertanyakan kemungkinan bahwa mereka dapat dideteksi oleh manusia.

Albert Einstein (1879-1955), penulis teori relativitas. Sumber: Pixabay.

Jadi untuk waktu yang lama, lubang hitam tetap menjadi prediksi teoretis, sampai mereka ditemukan dan ditemukan. Para ilmuwan memiliki harapan yang sama untuk lubang cacing.

Sangat mungkin bahwa mereka juga ada di sana, tetapi belum dipelajari untuk menemukannya. Meskipun menurut publikasi yang sangat baru, lubang cacing akan meninggalkan jejak dan bayangan yang dapat diamati bahkan dengan teleskop.

Foton diyakini melakukan perjalanan di sekitar lubang cacing, menghasilkan cincin bercahaya. Foton terdekat jatuh dan meninggalkan bayangan yang memungkinkan mereka dibedakan dari lubang hitam.

Menurut Rajibul Shaikh, fisikawan di Tata Institute for Fundamental Research di Mumbai di India, sejenis lubang cacing yang berputar akan menghasilkan bayangan yang lebih besar dan melengkung daripada lubang hitam.

Dalam karyanya, Shaikh telah mempelajari bayangan teoretis yang dilemparkan oleh kelas tertentu dari lubang cacing yang berputar, dengan fokus pada peran penting dari lubang tenggorokan dalam pembentukan bayangan foton yang memungkinkannya untuk diidentifikasi dan dibedakan dari lubang hitam.

Shaikh juga telah menganalisis ketergantungan bayangan pada putaran lubang cacing dan juga membandingkannya dengan bayangan yang ditimbulkan oleh lubang hitam Kerr yang berputar, menemukan perbedaan yang signifikan. Ini adalah pekerjaan yang sepenuhnya teoretis.

Selain itu, untuk saat ini, lubang cacing tetap sebagai abstraksi matematis, tetapi ada kemungkinan beberapa akan segera terlihat. Apa yang ada di ekstrem yang lain masih menjadi subjek dugaan untuk saat ini.

Referensi

  1. Belitan kuantum dapat menimbulkan gravitasi. Diambil dari Cienciaaldia.com
  2. Kemajuan Fisika, Vol 61, Edisi September 2013 Hal 781-811
  3. lubang cacing. Diambil dari wikipedia.org
  4. Ruang waktu. Diambil dari wikipedia.org.
  5. David Nield (2018). Crazy New Paper Menyarankan Lubang Cacing Memancarkan Bayangan yang Dapat Kita Lihat Dengan Mudah Dengan Teleskop. Diambil dari sciencealert.com

Related Posts